Vũ Thành Lâm
Trung tâm Công nghệ Sinh học
Đại học Quốc gia hà nội
[email protected]

Nuôi trồng Tảo Spirulina Hà nội, 17/10/2006
Mục lục
Mở đầu
Thành phần dinh dưỡng của Spirulina
Tại sao chúng ta lại nuôi trồng Spirulina

Nuôi cấy tảo như thế nào?
Hệ thống bể nuôi tảo
Trang trại nuôi tảo
Giống – Hoá chất nuôi tảo
Nuôi cấy tảo như thế nào?
Thu hoạch
Hỗn hợp Spirulina khô
Ngoài ra còn có một số vấn đề khác sau
Mở đầu

Thiên nhiên ban tặng cho chúng ta nhiều nguồn năng lượng quý, trong
đó có ánh sáng mặt trời. Các sinh vật sơ cấp như cây xanh, vi sinh vật quang
tự dưỡng sử dụng ánh sáng mặt trời để tổng hợp nên nguồn năng lượng sống
qua quá trình quang hợp. Trong đó Tảo (Algae) đóng góp nguồn sinh khối
sơ cấp khổng lồ. Việc nghiên cứu giá trị dinh dưỡng của tảo đang ngày càng
được chú trọng. Trong những thập niên gần đ


Cháu bé mắc bệnh suy dinh dưỡng trầm trọng
Cháu bé trong ảnh mắ
c căn bệnh Kwashiorkor - tiếng địa phương của
Ghana có nghĩa là “nếu một đứa trẻ mắc phải thì tiếp sau đó đứa trẻ thứ hai
cũng trong tình trạng tương tự” thực ra đây là căn bệnh suy dinh dưỡng gặp
phổ biến ở các nước đang phát triển đặc biệt ở châu Phi và châu Á. Chúng ta
biết rằng nguyên nhân dẫn đến trẻ bị suy dinh dưỡng là do chúng không
được cung cấp đủ các thành phầ
n dinh dưỡng cơ bản trong thức ăn hàng
ngày như protein, vitamin và các nguyên tố vi lượng. Cách đây nhiều năm,
UNICEF đã báo cáo rằng hàng ngày có khoảng 40.000 trẻ em đói ăn và mắc
các bệnh liên quan đến suy dinh dưỡng.
Ngày nay, UNICEF cho biết khoảng 30.000 ca tử vong/ngày do suy
dinh dưỡng. Từ chiến tranh thế giới thứ 2 trở lại đây theo tính toán đã có tới
700 triệu người chết do suy dinh dưỡng. Hàng ngày, có rất nhiều trẻ em phải
hứng chịu cảnh đói khát do thiếu các điều kiện chăm sóc cần thiết. Tuy
nhiên, sẽ thật vô lý nếu chúng ta không thể làm gì t
ốt hơn, đặc biệt nạn nhân
lại là trẻ em. Bởi vậy, điều bức thiết đặt ra là chúng ta phải nhìn thẳng vào
sự thật và tìm kiếm các điều kiện nâng cao chất lượng cuộc sống. Từ lâu,
đông đảo người dân lao động các nước trên thế giới thường mơ ước một
điều đơn giản: Thế giới được tạo nên bởi các khu vườn và ở đ
ó cây lương
thực được trồng một cách thừa thãi, nó thậm chí còn mọc được trên cả các
vách đá, sa mạc và cả các đại dương có băng tuyết và sóng dữ. Tuy nhiên
cuộc đấu tranh của con người với miếng ăn không bao giờ công bằng. Một
số trong chúng ta phải mất cả thời gian nghỉ ngơi để tìm kiếm thức ăn do
điều kiện sống khắc nghiệt và kỹ thuật canh tác lạc h
ậu. Trong khi đó một số

có dạng lò xo không chứa cellulose trong thành tế bào
nên rất dễ dàng cho tiêu hóa.
Hơn 1 ngàn năm trước tổ tiên của những người Aztect ở Mexico đã
biết thu hái Spirulina từ các hồ kiềm tính, phơi khô dưới ánh nắng mặt trời
và dùng làm thực phẩm. Ngày nay tập quán này vẫn rất phổ biến trong cộng
đồng người Kanembous ở Chad.
- Cùng với việc bổ xung thêm ngũ cốc, nó trở thành thứ thực phẩm
hoàn hảo và đó là cách thức t
ạo ra thức ăn của người Aztecs và Kanembous.
- Chỉ 10 gam Spirulina đáp ứng đủ nhu cầu vitamine B12 cho trẻ em
từ 8 tuổi trở xuống trong ngày.
- Spirulina cũng có tác dụng hiệu qủa chống lại bệnh anemia vì nó có
chứa một hàm lượng sắt lớn. Ngoài ra, chúng còn giết chết nấm gây bệnh
Candida albicans, tăng cường hệ thống miễn dịch,…
- Chỉ cần 2 gam Spirulina/ngày cung cấp đủ lượng beta-cartoten cần
thiế
t giúp cho cơ thể chống lại xerophthalmia.
Spirulina có thể được trồng ở đâu? Nó được nuôi trồng ở khắp nơi
trên thế giới, trong các hồ kiềm tính. Tuy nhiên để nâng cao năng suất và
chất lượng người ta đã đưa chúng vào nuôi trong các bể xây dựng nhân tạo
và cung cấp nước có tính kiềm.
Kích thước và mức độ hoàn thiện của bể nuôi phụ thuộc vào khả năng
thực tế về tài chính, kỹ thuật, khí hậu nới bạn sống.

Thành phần dinh dưỡng của Spirulina
Thành phần dinh dưỡng của Spirulina:

- Khoảng 9% trọng lượng khô tổng số là các chất khoáng;
hydrocarbon chiếm 15%.
- Khoảng 6,5% là lipid trong đó bao gồm 2,6% là các acid béo omega-

Trong môi trường sống có độ kiềm cao Spirulina nổi lên hoặc lặn
xuống ít nhất một lần trong suốt thời gian 24 giờ và sẽ thường xuyên hơn
nếu như có gió nhẹ trên bề mặt hồ và nó sản sinh ra 2-4 gam sinh khối mỗi
ngày trong điều kiện khí hậu thích hợp.
Tại sao chúng ta lại nuôi trồng Spirulina. Hiệu qủa chữa bệnh của
Spirulina
Người ta đã chỉ ra rằng ở hơn 30 trung tâm dinh dưỡng, bệnh viện và
nhà thương ở các nước đang phát triển sử dụng Spirulina làm thức ăn với
hàm lượng 10g/ngày, kết quả cho thấy các bệnh nhân đã hồi phục trạng thái
suy dinh dưỡng chỉ sau 1- 3 tuần lễ. Sự phục hồi đến nhanh hơn gấp 2-3 lần
so với các liệu pháp truyền thống. Spirulina là phương thức nhằ
m giải quyết
vấn đề bức thiết của suy dinh dưỡng không phụ thuộc vào cứu trợ từ nước
ngoài. Nó có thể được sản xuất ngay tại địa phương. Đã có hơn 1000 bài báo
khoa học được xuất bản đề cập đến hiệu qủa sinh học của loài này. Chỉ cần 2
gam/ngày giúp cho bạn chống lại bệnh xerophthalmia, một căn bệnh phát
sinh do thiếu vitamine A. Các tiền vitamine A và beta-caroten trong thành
phần tảo có tác d
ụng chống lại ung thư vì chúng là các chất chống oxy hóa.
Nó có chứa hàm lượng cholesterol thấp. Hàm lượng cao của sắt và hàm
lượng B12 cao (không kể các chất tương tự B12) có tác dụng rất mạnh
chống lại anemia. Hai tác dụng chữa bệnh quan trọng của Spirulina là kết hợp với
polysaccharide giúp cho DNA sửa chữa những sai hỏng do tác dụng của chất
phóng xạ - giúp chữa trị cho các bệnh nhân trong thảm họa Chernobyl và các
thảm họa hạt nhân khác. Và tác động ức chế vi rus HIV-1 từ bản sao của
chính nó và từ đó xuyên qua màng của tế bào vật chủ. Tác động này đã được
chứng minh bằng các tài liệu liên quan đến bệnh cúm A, bệnh quai bị

rằng: cứ mỗi diện tích rộng 1 mét vuông cung cấp đủ dinh
dưỡng cho 1 đứa trẻ trong ngày.
Bể nuôi cấy Spirulina phải được khuấy trộn liên tục trong suốt ngày
(vào lúc có ánh sáng) vì các lý do sau đây:
- Để đảm bảo rằng dinh dưỡng trong môi trường nuôi cấy được cung
cấp thường xuyên và đầy đủ cho tảo
- Để di chuyển các sợi tảo từ dưới lên trên giúp cho chúng tiếp xúc
được với ánh sáng mặt trời và tiến hành quang hợp. Bể nuôi hình chữ nhật có góc vòng cung
- Cũng để di chuyển các sợi tảo nằm bên dưới cột nước vì tại đó
không gây ra quang phân giải sắc tố của sợi tảo và cuối cùng là do:
- Để tảo không bện thành đám dày đặc vì như vậy chúng không tiếp
xúc được với ánh sáng và dinh dưỡng dẫn đến tiêu hóa một lượng lớn chất
đường đã tích lũy, từ đó chúng sẽ chết. Đây lại là nguyên nhân khiế
n cho vi
khuẩn phát triển trong ao nuôi.

Bể nuôi cấy cần được khuấy liên tục

Gíông gốc nuôi trong PTN cần được khuấy liên tục
Bể tròn loại được sử dụng trong sử lý rác thải cũng có thể được sử
dụng, chủ yếu ở Đài loan và Ấn độ.
Bể được tạo ra từ chất liệu plastic có thể làm được với diện tích 100
mét vuông với khung gỗ cao 40 cm, khuấy bằng tay.
Bể tròn ở Đài loan

Bể làm bằng vật liệu plastic


Chú ý!
Nếu vùng đất nơi bạn định xây bể có mối, thì không nên làm bể bằng
plastic, vì chúng dễ bị mối ăn. Chúng ta phải xây bể bằng bê tông, hoặc gạch
hoặc đá có chát vữa xi măng.
Hệ thống bể nuôi nhiều kênh
Bể nuôi nhiều kênh

Hệ thống bể nuôi nhiều kênh có diện tích 1 ha cần tới 4 mô tơ công
suất 12kW để vận hành các cánh khuấy. Độ sâu của môi trường nước là
khoảng 15 cm. Giống – Hoá chất nuôi tảo
Phòng thí nghiệm
Nông dân thường chỉ có máy cày, gia súc, phân bón và thiết bị thu
hoạch. Tuy nhiên một trang trại Spirulina cần phải có một phòng thí nghiệm.
Tất nhiên bạn không cần đầu tư qúa mức như ở các viện nghiên cứu mà chỉ
cần có các thiết bị và hoá chất cơ bản cho nghiên cứu vi sinh là được. Một số dụng cụ
hóa chất dùng trong
phòng thí nghiệm Đó là: một chiếc cân có thể đo được trọng lượng tới 1 mg, 2 chiếc cân
đo được giới hạn trọng lượng từ 100 gam cho tới 5 hoặc 10 kg, 1 chiếc kính
hiển vi có độ phóng đại từ 25 – 800 lần, máy đo pH, nhiệt kế, một máy đo
cường độ ánh sáng biên độ hoạt động từ 100 – 100000 lux, một đĩa Secchi
dùng để đo độ trong, ít nhất là hai chiếc bơm điện dùng cho bể nuôi cá, 1 bể

Nuôi cấy tảo như thế nào?

Bể nuôi thủ công ở Madurai (Ấn độ)

Bể nuôi dưới mái che plastic
(Greenhouse)

Mô tơ vận hành các cánh khuấy

Đầu tiên bạn phải lựa chọn vị trí cho trang trại. Kích thước và chủng
loại của trang trại cũng cần phải được xác định theo đặc thù về khí hậu,
nguồn nước, khả năng tài chính. Xây dựng bể, lắp đặt các cánh khuấy và mô
tơ. Chuẩn bị các chủng tảo và nhân giống chúng từ trong phòng thí nghiệm.
Phải chuẩn bị ít nhất 100 lít chủng giống. Tiếp theo đó, chúng ta hãy chọn
lựa môi trường nuôi c
ấy – ít tốn kém nhất và các nguồn hóa chất phải dễ
nhập. Nếu bể của bạn có kích thước lớn hơn 10 mét vuông, bạn cần “rào”
bằng chất liệu nylon, plastic hoặc bê tông và lắp đặt các máy bơm khuấy. Lý
do ư? Hãy nhớ rằng ánh sáng mặt trời qúa mạnh có thể phá hủy diệp lục và
tiêu diệt tảo. Nếu bạn chỉ có 100 lít chủng giống nuôi trong một bể to, mật
độ của chúng sẽ trở lên loãng hơn và trong trường hợp này bạn cần che chắn
bên trên
để giảm tác động của bức xạ mặt trời cho đến khi chúng đạt được
mật độ thích hợp. Đối với hầu hết các trường hợp, đầu tiên ta cần chuẩn bị
dung dịch nuôi. Đối với các bể nuôi rất lớn, bạn phải tiến hành nuôi cấy liên
tục và sau đó khi thu hoạch phải bớt lại ít nhất 1/5 thể tích bể. Ngoài ra, để
tránh sốc pH và sự thay đổi áp suất thẩ
m thấu quá đột ngột, ta phải bổ xung
môi trường nuôi cấy mới với từng lượng nhỏ theo chu kỳ 12 h một lần.
Công thức đơn giản nhất để tiến hành xây dựng bể thủ công là: sàn

nước và lõm xuống cát. Nhờ có cát nóng dưới ánh sáng mặt trời chúng sẽ trở
nên khô chỉ sau 4-5 h, như vậy có thể chống lại sự xâm nhập của vi khuẩn.
Tuy vậy, việc phơi trực tiếp dưới ánh sáng mặt trời lại có thể gây ra phá hủy
diệp lục và làm giảm hàm lượng vitamine B của sản phẩm. Vì vậy các trang
trại nuôi trồng Spirulina thủ công, nhỏ lẻ thường phơi bằng cách cho dịch
tả
o vào trong các hộp kim loại rồi đem phơi ngoài nắng từ đó sử dụng hơi
nóng và gió thổi qua làm bay hơi nước.
Người ta còn sử dụng thiết bị đơn giản hình xy lanh, một đầu có châm
các lỗ nhỏ đường kính 2 mm, rồi cho tảo vào trong. Sau đó ép mạnh một
đầu, tảo sẽ chảy ra thành các sợi như sợi mì tiếp theo trải nhẹ lên các khung
bằng kim loại hoặc bằng gỗ rồi đưa vào trong các h
ộp để làm khô. Hộp làm
khô có kích thước các lỗ vào và ra bằng nhau cho phép không khí lưu thông
được dễ dàng. Người ta có thể cải tiến hiệu qủa bằng cách gia nhiệt không
khí ở bên dưới tấm kính hoặc bạt plastic trước khi cho chúng vào hộp làm
khô….

Thưởng thức thực phẩm hỗn hợp khô Spirulina ép khô với ngũ cốc

Hỗn hợp Spirulina khô
Các trang trại nông nghiệp thương mại ngày nay sản xuất ra khoảng
30-500 tấn Spirulina mỗi năm nhờ sử dụng máy làm khô, những ưu điểm và
nhược điểm của thiết bị này chúng tôi đã mô tả. Và chúng tôi muốn đề cập
tới một thiết bị mới có khả năng sản xuất ra thực phẩm do hãng Aztecs và
Kanembous chế tạo mà không cần tới các máy móc giá thành cao và tiêu thụ
nhiều năng lượng.

Thiết bị làm hỗn hợp khô Spirulina


bột mì nóng (khoảng 85 độ C) phần nhiệt còn lại trong bột mì sẽ bị hấp thụ
nhanh chóng và qúa trình khử trùng pasteur xả
y ra. Hiệu qủa của thiết bị này
rất cao chỉ sau 10 giây đã tạo thành sản phẩm hỗn hợp khô. Nhiệt độ của hỗn
hợp giảm xuống chút ít.
Sản phẩm dưới dạng bột sau đó có thể đem đóng bánh và bảo quản
trong túi plastic, chống giảm dinh dưỡng do oxy hóa cho đến khi sử dụng.
Từ sản phẩm này chúng ta có thể chế ra súp và nước sốt một cách đơn
giản là hòa v
ới nước sôi hoặc giắc lên trên thức ăn khác. Hỗn hợp khô có
mầu xanh xám, trong nước hoặc khi nấu xong chúng có màu xanh o – liu.
Một khả năng khác để thu nhận được hỗn hợp khô với hàm lượng
nước chỉ còn 40% là chạy hỗn hợp thông qua một máy làm mì dẹt (noodle)
và cuối cùng phơi dưới ánh sáng mặt trời hoặc trong lò.
Vấn đề và cách giải quyết
Những khó khăn nào thường nảy sinh trong qúa trình nuôi trồng
Spirulina? Chúng ta thường không điều chỉnh nhiệt độ và ánh sáng trừ phi
chúng qúa cao, để che phủ bể hoặc bổ xung nước (với sự cân bằng muối
khoáng cần thiết để không làm cho tảo bị stress).
Spirulina sản xuất ra đường (carbohydrate hoặc saccharide) trong suốt
qúa trình chúng quang hợp. Khi nồng độ các chất này trở nên dư thừa trong
cơ thể, chúng sẽ tiết ra môi trường. Vì những chất
đường nhầy nên khi sợi
tảo trườn lên tạo ra khối nhầy. Điều này có thể làm hỏng quá trình nuôi cấy
vì như vậy tảo sẽ tránh xa môi trường có dinh dưỡng nên chúng sẽ bị chết vì
đói.
Chúng ta phải cảnh giác với 3 nguyên nhân dẫn đến việc sản sinh
đường qúa mức, đặc biệt khi nhiệt độ cao đe dọa quang phân giải. Nguyên
nhân đầu tiên là thiếu nitrogen phức hợp trong môi trường vì nitrogen phức
hợp trong tế bào được sử dụng để chuyển hóa polysaccharide thành protein.